DE102006059225A1 - Medizinische Einrichtung zur Lagebestimmung von intrakorporalen Implantaten - Google Patents

Medizinische Einrichtung zur Lagebestimmung von intrakorporalen Implantaten Download PDF

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Abstract

Insbesondere für die minimalinvasive Chirurgie wird zur Lagebestimmung von intrakorporalen Implantaten wie Fixationssysteme, Platten oder dgl. eine medizinische Einrichtung vorgeschlagen, die mindestens eine Impedanz-Messeinrichtung und eine Ultraschall-Einrichtung umfasst, die beide mit mindestens einer intrakorporalen Sonde in Verbindung stehen, wobei die Impedanz-Messeinrichtung zusätzlich noch mit mindestens einem Anschluss für die Verbindung mit dem Implantat ausgestattet ist. Diese Einrichtung ist besonders zur Lagebestimmung von Pedikelschrauben und dgl. bei einem Wirbelsäulenfixationssystem mit metallischen Stäben als Stabilisatoren geeignet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine medizinische Einrichtung zur Lagebestimmung von intrakorporalen Implantaten wie Fixationssysteme, Platten oder dgl.
  • Bei der medizinischen Behandlung von z. B. Wirbelfrakturen, die durch Stürze, Osteoporose, Tumore etc. verursacht sein können, werden vielfach Fixationssysteme eingesetzt, bei denen eine Art von Ösenschrauben, genannt Pedikelschrauben zum Einsatz kommen, durch deren jeweiligen Ösen die Fixationsstäbe gesteckt werden.
  • Nach der konventionellen Operationsmethode werden zur Einbringung der Pedikelschrauben und Fixationsstäbe die Muskeln großflächig von der Wirbelsäule abgelöst, wobei von den Pedikelschrauben jeweils eine zu beiden Seiten des Rückenmarkkanals eines Wirbelkörpers der Wirbelsäule in diesen geschraubt und die Fixationsstäbe von oben nach unten durch die Ösen der Pedikelschrauben gesteckt werden.
  • Bei jungen Menschen werden die Fixationsstäbe nach ca. einem ¾ Jahr entfernt, da sonst die Gefahr besteht, dass die Schrauben/Stäbe mit zunehmender Mobilität des Patienten brechen könnten.
  • Bei älteren Menschen mit z. B. osteoporotischen Schäden (Frakturen, Sinterungen) an der Wirbelsäule wird vielfach bei einer Behandlung mit einem Stabsystem (Fixateur interne, ggf. in Verbindung mit Knochenzement) oder einem Plattensystem nach dem Fixateurprinzip in der Regel verbleibend fusioniert. Jedoch besteht hierbei die Gefahr eines „Durchschneidens" der Schrauben in den Bandscheibenraum wegen des verminderten Knochenwiderstands bei Osteoporose.
  • Demgegenüber erfolgt bei der sogenannten „Minimalinvasiven Methode" kein Freilegen der Wirbelsäule, sondern die Behandlung erfolgt lediglich durch kleine Schnitte von außen durch die Haut. Unter diese Methode fällt z. B. die Vertrebroplastie, bei der Knochenzement ohne vorausgehende Wiederaufrichtung der Wirbelkörper in diese gespritzt wird, oder die Kyphoplastie, bei der eingebrochene Wirbel mit Hilfe eines aufblasbaren Ballons und sodann eingespritztem Biozement wieder aufgerichtet werden. Dagegen ist das Einbringen von Fixationsstäben in der Frakturbehandlung von Wirbelkörpern durch ein minimalinvasives Verfahren bislang nicht möglich gewesen.
  • Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Möglichkeit zu schaffen, die Lage von intrakorporalen Implantaten in einfacher Weise bestimmen zu können, ohne dass dafür größere Operationseingriffe erforderlich sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine medizinische Einrichtung verwendet wird, die eine Impedanz-Messeinrichtung und eine Ultraschall-Einrichtung umfasst, die beide mit mindestens einer intrakorporale Sonde in Verbindung stehen, wobei die Impedanz-Messeinrichtung zusätzlich noch mit mindestens einem Anschluss für eine elektrisch leitende Verbindung mit dem Implantat ausgestattet ist.
  • Nach Maßgabe der Erfindung dient bei der Impedanzmessung als Messgröße zur Lagebestimmung die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, die in Abhängigkeit zum Abstand der intrakorporalen Sonde und dem Implantat zueinander auftritt, d. h., ist diese klein, dann bedeutet dies geringer Abstand und ist diese groß, dann bedeutet dies großer Abstand. Daraus ergibt sich: Die Größe der Impedanz ist eine Funktion des Abstands zwischen Sonde und Implantat.
  • Die Kombination von Impedanzmessung und Ultraschall hat den Vorteil, dass die Impedanz-Messeinrichtung für eine grobe und die Ultraschall-Einrichtung für eine genaue Lagebestimmung eingesetzt werden kann, wobei unter grobe Lagebestimmung die erste Annäherung der Sonde an das Implantat zu verstehen ist, wogegen dann der Restweg der Sonde bis zu dem oder sogar in das Implantat durch die genaue Lagebestimmung mit Hilfe der Ultraschall-Einrichtung erfolgt.
  • Mit anderen Worten im Vergleich mit der Beleuchtung eines Kraftfahrzeuges: „Fernlicht" für die grobe Positionierung durch Annäherung über die Impedanzmessung, wobei die Gewebezusammensetzung hierbei auch messbar ist, d. h., welches Gewebe gerade passiert wird und welche Vitalität dieses aufweist. Sobald dann hierbei eine relative Annäherung an das Implantat erreicht ist, wird auf „Abblendlicht" bzw. Ultraschall zur genaueren Positionierung umgeschaltet.
  • Falls mehrere Implantate z. B. hintereinander vorhanden sind, ist es zweckmäßig, die Impedanz-Messeinrichtung und die Ultraschall-Einrichtung nacheinander schaltbar auszulegen, d. h. die grobe und die genaue Lagebestimmung erfolgt je fortschreitendem Implantat von neuem.
  • Ferner ist es möglich, die Impedanz-Messeinrichtung und die Ultraschall-Einrichtung derart zu schalten, dass sie gleichzeitig aktiv sind, was die Sondenführung verbessert.
  • Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen medizinischen Einrichtung liegt in der Verwendung bei der minimalinvasiven Chirurgie, denn dadurch müssen z. B. ausgedehnte Gewebe- und/oder Muskelbereiche nicht mehr abgelöst werden, wodurch eine Verminderung des Blutverlustes, eine geringere Muskelnervenschädigung, die Erhaltung der Propriorezeption, eine geringere Narbenbildung an Haut- und Muskelbereich und damit eine Reduzierung der Liegezeiten sowie eine frühere Mobilisierung der Patienten möglich ist. Schließlich kann auch die Röntgen-Strahlenbelastung durch den Einsatz der Ultraschalltechnologie für den Arzt und den Patienten während der intraoparativen Applikation reduziert werden.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung ist insbesondere zur Lagebestimmung bei einem Wirbelsäulenfixationssystem mit Stäben als Stabilisatoren und mit sogenannten Pedikelschrauben in der minimalinvasiven Chirurgie einsetzbar, und zwar dienen hier die Stäbe als intrakorporale Sonden mit denen die Impedanz-Messeinrichtung und die Ultraschall-Einrichtung in Verbindung stehen, wobei der zusätzliche Anschluss der Impedanz-Messeinrichtung mit den Pedikelschrauben in elektrisch leitender Verbindung steht.
  • Es ist zweckmäßig dass die intrakorporale Sonde stabförmig ausgebildet ist und an ihrem freien Handende im wesentlichen einen Ultraschallkopf und einen Messwandler aufweist, wobei deren Befestigung an der Sonde durch ein Gewinde, Bajonettverschluss od. dgl. erfolgen sollte, damit am Ende einer Operation wieder eine Entfernung erfolgen kann. Gleichzeitig muss aber sichergestellt sein, dass sich diese Gewindeverbindung beim Manipulieren während einer Operation nicht lösen kann, was insbesondere nicht bei einer Drehung der Sonde nach links und nach rechts gegeben sein darf, weswegen hier ein geeignetes Feingewinde zu bevorzugen ist. Ferner sind Eindrehungen im Stab zur Fokussierung des Ultraschalls notwendig, wobei sich diese auch im Handstück befinden können.
  • Das Arbeiten mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt in der Weise, dass zuerst mit der Sonde bei deren intrakorporaler Einführung eine grobe Lagebestimmung durchgeführt wird, und zwar indem mit Hilfe der Impedanz-Messeinrichtung die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung in Abhängigkeit zum Abstand der Sonde und dem Implantat zueinander gemessen wird, während kurz vor dem Erreichen des Implantats durch die Sonde eine genaue Lagebestimmung erfolgt, die dann mit Hilfe der Ultraschall-Einrichtung durchgeführt wird.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung, welche lediglich eine 1 zeigt, in der schematisch die Seitenansicht eines Abschnitts einer Wirbelsäule zu sehen ist, an der erfindungsgemäß drei Wirbelkörper miteinander verbunden, d. h. stabilisiert werden sollen.
  • Im Einzelnen zeigt die 1 einen seitlichen Abschnitt einer Wirbelsäule 1, in deren drei Wirbelkörper 2–4 jeweils so genannte Pedikelschrauben 5–7 geschraubt sind, wozu die mit 8 bezeichnete Haut lediglich relativ kleine Schnitte erhält, – angedeutet bei 9–11 –. Die einzelnen Pedikelschrauben 5–7 bestehen im wesentlichen – am Beispiel der ersten Schraube 5 – aus einer Öse 5.1 und einem Gewindeschaft 5.2 und sind aus Titan gefertigt, wobei Chrom-, Kobalt-Nickellegierungen ebenfalls möglich sind.
  • Die drei Wirbelkörper 2–4 sollen miteinander verbunden, d. h. stabilisiert werden, wozu nach dem minimalinvasiven Verfahren ein Fixationsstab 12 dient, der am seinem Kopfende einen Ultraschallkopf 13 und einen Messwertumwandler 14 besitzt, der über eine elektrische Leitung 15 mit einer Impedanz-Messeinrichtung 16 mit einer optischen und/oder akustischen Anzeigeeinrichtung 17 verbunden ist. Gleichzeitig ist die Impedanz-Messeinrichtung 16 über die Leitung 18 mit dem Fixationsstab 12 verbunden und über einen Anschluss 19 mit der Öse 5.1 der Pedikelschraube 5.
  • Das minimalinvasive Setzen der Pedikelschrauben 5–7 und des Fixationsstabes 12 geschieht wie folgt, wobei in 1 nur eine Hälfte der Schraubenanordnung gezeigt ist, denn praktisch werden zu beiden Seiten des Rückenmarkkanals der betroffenen Wirbelkörper 2–4 eine Schraube gesetzt, sodass zwei Reihen Schrauben mit je einem Fixationsstab 12 vorhanden sind, von denen jedoch nur eine Reihe in 1 zu sehen ist.
  • Zum Eindrehen der Pedikelschrauben 5–7 werden in der Haut 8 entsprechend kurze Schnitte 9–11 eingebracht und die Pedikelschrauben 5–7 nach einem Vorbohren mit ihrem jeweiligen Gewindeschaft (Beispiel: 5–5.2) in die Wirbelkörper 2–4 (Beispiel: 2) derart eingeschraubt, dass ihre Ösen (Beispiel: 5.1) waagrecht stehen. Hierbei ist zu beachten, dass die Schrauben 5–7 durch den jeweiligen Muskel hindurch gesetzt werden, d. h. hierzu soll nach Möglichkeit eine Längsteilung bzw. Verdrängung des Muskels erfolgen.
  • Zum minimalinvasiven Einbringen des Fixationsstabes 12 durch die Ösen der Pedikelschrauben 5–7, soll der Stab ebenfalls nach Möglichkeit durch den Muskel geschoben werden, wobei zu Beginn die Haut 8 durch einen nicht näher bezeichneten Schnitt durchdrungen werden muss.
  • Als Zielhilfe für den Fixationsstab 12 dient zu Beginn die Impedanzmessung, bei der als Messgröße die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung dient, welche über eine Anzeigeeinrichtung 17, insbesondere optischer und/oder akustischer Art ablesbar ist, d. h. je kleiner diese Phasenverschiebung ist, desto näher befindet sich die Spitze des Fixationsstabes 12 an der Öse 5.1. Wenn dieses „Δ klein" einen bestimmten Nahbereich erreicht hat, wird auf den Ultraschallkopf 13 umgeschaltet, da mit diesem der Fixationsstab 12 genauer und somit besser durch die Öse 5.1 geführt werden kann.
  • Das Weiterführen des Fixationssabes 12 durch die Ösen der beiden weiteren Pedikelschrauben 6 und 7 erfolgt analog, wobei dann die Leitung 19 jeweils mit den Ösen dieser Schrauben verbunden werden muss. Hierbei können zwei Möglichkeiten gewählt werden, und zwar erst die Impedanzmethode als Groborientierung und dann für die genauere Annäherung und das Durchführen durch die Öse der Ultraschall oder beides.
  • Die Befestigung des Ultraschallkopfes 13 mit dem Messwandler 14 an dem Fixationsstab 12 als Sonde ist durch ein Feingewinde, Bajonettverschluss od. dgl. bewerkstelligt, und zwar damit diese Einheit am Ende des Eingriffs wieder entfernt werden kann.
  • Ferner besitzt der in der Wirbelsäule 1 verbleibende Abschnitt des Fixationsstabes 12 an seinem Außenumfang eine Kerbe 20, damit dieser Abschnitt zu gegebener Zeit mit Hilfe eines geeigneten Extraktionsinstruments wieder entfernt werden kann.
  • Insgesamt ist mit der vorliegenden Erfindung somit ein weiterer Meilenstein in der minimalinvasiven Chirurgie zum Wohle der Patienten gefunden worden. Bezugszeichenliste
    1 Wirbelsäule
    2 Wirbelkörper
    3 Wirbelkörper
    4 Wirbelkörpe
    5 Pedikelschraube
    5.1 Öse
    5.2 Gewindeschaft
    6 Pedikelschraube
    7 Pedikelschraube
    8 Haut
    9 Schnitt
    10 Schnitt
    11 Schnitt
    12 Sonde/Fixationsstab
    13 Ultraschallkopf
    14 Messwertwandler
    15 Leitung
    16 Impedanz-Messeinrichtung
    17 Anzeigeeinrichtung
    18 Leitung
    19 Anschluss
    20 Kerbe

Claims (15)

  1. Medizinische Einrichtung zur Lagebestimmung von intrakorporalen Implantaten wie Fixationssysteme, Platten oder dgl., dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine Impedanz-Messeinrichtung (16) und eine Ultraschall-Einrichtung 13) umfasst, die beide mit mindestens einer intrakorporalen Sonde (12) in Verbindung stehen, wobei die Impedanz-Messeinrichtung (16) zusätzlich noch mit mindestens einem Anschluss (19) für eine Verbindung mit dem Implantat (5) ausgestattet ist.
  2. Medizinische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagebestimmung bei der Impedanzmessung als Messgröße die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung dient, die in Abhängigkeit zum Abstand der intrakorporalen Sonde (12) und dem Implantat (5) zueinander auftritt.
  3. Medizinische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz-Messeinrichtung (16) für eine grobe und die Ultraschall-Einrichtung (13) für eine genaue Lagebestimmung dienen.
  4. Medizinische Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz-Messeinrichtung (16) und die Ultraschall-Einrichtung (13) alternierend schaltbar sind.
  5. Medizinische Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz-Messeinrichtung (16) und die Ultraschall-Einrichtung (13) derart geschaltet sind, dass sie gleichzeitig aktiv sind.
  6. Medizinische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die intrakorporale Sonde (12) stabförmig ausgebildet ist und an ihrem freien Handende im Wesentlichen einen Ultraschallkopf (13) und einen Messwandler (14) aufweist.
  7. Medizinische Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Ultraschallkopfes (13) mit dem Messwandler (14) an der Sonde (12) durch ein Gewinde, insbesondere eine Feingewinde, Bajonettverschluss, Klemmverschluss od. dgl. erfolgt.
  8. Medizinische Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Wirbelsäule (1) verbleibende Abschnitt der stabförmigen Sonde (12) zumindest an einem seiner Enden eine Vertiefung wie Kerbe (20) für das Ansetzen eines Extraktionsinstrumentes aufweist.
  9. Verwendung der medizinischen Einrichtung nach den Ansprüchen 1–8 bei einer minimalinvasiven Chirugie.
  10. Medizinische Einrichtung zur Lagebestimmung von Pedikelschrauben und dgl. bei einem Wirbelsäulenfixationssystem mit stabförmigen Sonden als Stabilisatoren, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine intrakorporale Sonde (12) mit einer Impedanz-Messeinrichtung (16) und einer Ultraschall-Einrichtung (13) in Verbindung stehen, wobei ein zusätzlicher Anschluss (19) der Impedanz-Messeinrichtung (16) mit den jeweiligen Pedikelschrauben (5–7) in elektrisch leitender Verbindung steht.
  11. Verfahren zur Lagebestimmung von intrakorporalen Implantaten wie Fixationssysteme, Platten oder dgl., dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe einer Einrichtung, die mindestens eine Impedanz-Messeinrichtung (16) und eine Ultraschall-Einrichtung (13) umfasst, die beide mit mindestens einer intrakorporalen Sonde (12) in Verbindung stehen, wobei die Impedanz-Messeinrichtung (16) zusätzlich noch mit mindestens einem Anschluss (19) für eine Verbindung mit dem Implantat (5) ausgestattet ist, zuerst mit der Sonde (12) bei deren intrakoporalen Einführung eine grobe Lagebestimmung durchgeführt wird, indem mit Hilfe der Impedanz-Messeinrichtung (16) die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung in Abhängigkeit zum Abstand der Sonde (12) und dem Implantat (5) zueinander gemessen wird, während kurz vor dem Erreichen des Implantats (5) durch die Sonde (12) eine genaue Lagebestimmung erfolgt, indem diese mit Hilfe der Ultraschall-Einrichtung (13) durchgeführt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die grobe und anschließend die genaue Lagebestimmung bei mehren hintereinander angeordneten Implantaten wie bspw. Pedikelschrauben (5–7) je fortschreitendes Implantat nacheinander durchgeführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagebestimmung bei einem oder mehreren hintereinander angeordneten Implantaten Pedikelschrauben (5–7) gleichzeitig durch die Impedanz-Messeinrichtung (16) und die Ultraschall-Einrichtung (13) durchgeführt wird.
  14. Verwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 11–13 bei der minimalinvasiven Chirugie.
  15. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 14 bei einem Wirbelsäulenfixationssystem mit stabförmigen Sonden als Stabilisatoren und mit Pedikelschrauben und dgl.
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